Ардуино питание от 5, 9, 12 вольт, можно ли подключить или надо использовать преобразователь 📹

 Ардуино один из популярнейших микроконтроллеров на сегодняшний день. Описывать все плюсы этой сборки мы не будем, ведь если вы зашли сюда, то явно не просто так, а видимо поняли, что без него вам не обойтись. Мы догадываемся и о том, что вас мучает совсем другой вопрос… Можно ли питать Ардуино напряжением 12 вольт? Ведь когда мы работаем с компьютером от USB, то Ардуино питается от того же компьютера — 5 вольтами. Здесь все хорошо, все согласовано и нет никаких проблем! Но как только Ардуино «отправляется на службу», ее питание по проводу от компьютера прерывается словно пуповина у новорожденного, а кормиться должны все:) Здесь и приходиться что-то мудрить. Так вот, как можно запитать Ардуино?

 

 Большинство плат требует наличие питания в диапазоне от 4.5 до 9 вольт через разъем внешнего питания и 4.5-5 вольт через USB. Однако в инструкции написано 7-12 вольт, то есть будем считать, что оптимальным вариант это 9 вольт.

 На самом деле из 9 вольт на плате получается 5 и 3,3 вольта. Для каждой цепочки питания на 5 и на 3.3 в на плате установлен свой стабилизатор напряжения. Вот как скажем на фото это lm1117 стабилизатор для 5 вольт, а далее на 3,3 вольта. Нас будет интересовать именно стабилизатор на 5 вольт, так как именно на нем будет гаситься напряжение, а значит рассеиваться мощность при подаче завышенного напряжения. Давайте прикинем что и как.

Сколько жрет Ардуинка

 Не трудно прикинуть что в среднем это выходы по 20-40 мА пусть штуки 3-4 и собственное энергопотребление и потери, порядка 50-70 мА. То есть 40*3+70=190 мА, ну так и есть! Однако если начнете вешать активные датчики, то есть то что еще надо и питать, то здесь еще плюсом 20-30 мА на каждый датчик. Обычно силы тока в 200-300 мA хватает, на этом и остановимся.

Ардуино при питании меньше 5 вольт

При меньшем напряжении работа будет нестабильной, порядка 3,4-4 вольт, а при последующем понижении не будет работать вовсе.

Ардуино питание от 5 вольт

 Этот вариант питание от компьютера. Реализовать такое питание можно также от зарядного устройства телефона или купив преобразователь на Али. В этом случае напряжение будет номинально и lm1117 не придется стараться над тем, чтобы понизить напряжение, а значит рассеивать будет нечего, разве что собственные потери. Однако это вариант подходит лишь для того чтобы «заливать» Ардуино. Если же уже все сделано и программа залита, то напряжение 5 вольт маловато. В этом случае при значительных нагрузках на выходы, возможны провалы в работе.

Ардуино питание от 9 вольт

 Можно ли запитать Ардуину от батарейки «Крона» или блока пальчиковых батареек? Можно! На холостом ходу или с минимальной нагрузкой она проработает у Вас не один месяц. А вот уже с небольшим увеличением нагрузки время автономной работы быстро сойдет на нет. Если как мы рассматривали выше повесить на батарейку что-то посложнее, вроде датчиков любящих покушать и светодиодов индикации в особом изобилии, то батарейки может хватить совсем не надолго. Говорить предметно в этом случае можно только лишь относительно каждого конкретного случая.
 Что же касается блока питания, то его необходимо подключать к разъему внешнего питания. То есть lm1117 надо будет погасить 4 вольт. Давайте прикинем какую мощность надо будет рассеять lm1117. Пусть ток потребления 250 мА.

 P=U*I=4*0.25=1 Вт.

 Вроде не так уж и много, да к тому же и спецификация 9 вольт для питания вполне допускает. Это напряжение учитывает все потери в элементах и стабилизаторе, а значит является одним из наиболее предпочтительных. Я бы сказал , что напряжение 79 вольт идеальный вариант для Ардуино.

Ардуино питание от 12 вольт

 Здесь опять же два варианта где взять 12 вольт, это либо БП, либо аккумулятор. Да, да Ардуино довольно активно используется в автомобилях, а там 12-14 вольт — везде! Именно на автомобилистов и будем ориентироваться. Итак 14 вольт, сколько же надо погасить lm1117. Несложно посчитать 14-5=9 вольт. Считаем сколько надо рассеять.

P=U*I=9*0.25= 2.25 Вт. Здесь рассеиваемая мощность подлетела аж в 2,5 раза, все в общем-то пропорционально напряжению. Здесь вопрос уже о том, выдержит ли lm1117 или нет. Если заглянуть в даташит это малышки, то там выходной ток 0,8 А, но на напряжении 1,2 в, то есть она выдает мощность 1,2*0,8=0,96 Вт. Конечно, мощность возможная рассеиваемая и возможная выходная это все же разные вещи, но как-то все же эти величины должны сопоставляться…  Кроме того, напряжение с которыми работает lm1117 до 13,8 вольт. Что может спасти, так это реализованная защита от перегрева и КЗ в микросхеме. По крайней мере в корпусе SOT-223 как у нас, подключать к 14 вольтам lm1117 не стоит. Все это на ваш страх и риск, а если уж сильно хочется, то с током не более чем на 1-2 светодиода, то есть 70-80 мА.

Как же подключить все-таки к 12 вольтам, получив 7-9 вольт и запитав Ардуино? Лучше всего использовать преобразователь или микросхему стабилизатор напряжения с более развитым корпусом скажем применяем микросхему lm7809 или КРЕН9, что одно и тоже. Корпус ТО-220, да еще лучше посадить на радиатор 5-10 кв. см из алюминия. Ток в этом случае до 2 А. Такой микросхемы с радиатором должно хватить! Далее приведена схема подключения для 7805, но 7809 подключается один в один!

Само собой ставим эту сборку до разъема питания. В итоге рассеиваемая мощность на падение напряжения в 2.,25 Вт будет рассеиваться частично на lm7809 и часть в самой Ардуино lm1117.

Питание для Arduino UNO r3 (Ардуино УНО)

В этой статье расскажу о нескольких простых способах как можно запитать (включить) Arduino UNO практически без денежных затрат. Уверен на 95% что у вас найдется все необходимое для этого дома, или у ваших соседей, в этом случае уверенность возрастает до 99% ))). Рекомендованное напряжение для питания Ардуино, от 7-12 вольт. Так как при напряжении менее 7 вольт возможна не стабильная работа платы, а более 12 возможен перегрев преобразователя напряжения и выход его из строя.
На моей практике питания 5V вполне достаточно для работы простейших схем и небольшого количества датчиков. Подключал одновременно дисплей 5110 и датчик DHT11, и они прекрасно себя чувствовали от 5-ти вольт. Для того чтобы поиграться и изучить принцип работы этого достаточно.

Варианты питания для Arduino UNO

Первый — кабелем от usb порта компьютера:
Такое подключение не только запитает Ардуинку, но и пригодится для заливки скетчей и библиотек. Если вы купили плату без кабеля, то такой кабель часто используется в принтерах, сканерах или МФУ — называется USB A-B.

Второй — кабель и зарядка:
Берем этот же кабель и зарядное устройство от мобильного телефона с usb выходом и выходным напряжением 5V. И подключаем через розетку.

Третий — блок питания от чего нибудь:
Возможно у вас есть ненужный (или нужный) блок питания от какой либо техники, который выдает напряжение от 5 до 12 вольт и от 300 до 1000 миллиампер на выходе. У себя нашел БП уже не помню от чего, он дает 9V и 500ma. Плюс еще на БП должен быть штекер нужного размера, если не подходит, тогда ищите нужного размера и перепаивайте. Найти его можно в интернете по запросу (штекер 5.5×2.5 мм)
Но прежде чем подключать, советую проверить выходящее напряжение мультиметром (на всякий случай). У меня один БП вместо написанных 9V выдавал почти 15.

Четвертый — от батареек:
Сначала сделаем автономное питание от батарейки типа Крона.
Для этого варианта понадобится переходник с кроны на разъем Arduino.

Его можно купить, или сделать самим. Что бы его сделать, понадобится дополнительная батарейка донор крона, и кабель с нужным разъемом.
Для начала нужно извлечь из донора контакты, разогнув сверху металлический корпус кроны.

Припаиваем заранее найденный или купленный провод или штекер к снятым контактам. При пайке главное не ошибиться с плюсом и минусом. Что касается штекера который подключается к Ардуино, то внутри находится плюс, а снаружи минус.
Припаивание проводов к снятой площадке с кроны происходит зеркально, там где у кроны плюс, припаиваем минус, а где минус паяем плюс. В итоге должно получится вот так.

Еще можно запитать от пальчиковых батареек, используя вот такие блоки. Их можно вытащить например из сломанной машинки на радиоуправлении, или купить на рынке.

Можно еще подать питание на пины ардуино, но об этом писать не буду. Так как мое мнение что таким способом пользуются довольно редко.

Напишите в комментариях, от чего и как вы запитали Arduino.

Питание для Arduino, востанавливаем ардуино

Микроконтроллер	ATmega328
Рабочее напряжение
Входное напряжение (рекомендуемое)	7-12 В
Входное напряжение (предельное)
Постоянный ток через вход/выход

 Под рабочим напряжением имеется в виду рабочее напряжение микроконтроллера. Данный микроконтроллер может работать с напряжением от 1,8 до 5 вольт(1.8 — 5.5V for ATmega328P — datasheet). Отсюда уже можно понять что пониженное напряжение для него не страшно, это только может сказаться на работе подключенных датчиков и серийном порте. Но превышение 5.5 вольт является очень критичным, как только напряжение превысит этот показатель то микроконтроллер(далее МК) сгорит. Так же в оригинальных ардуино или копиях оригинала для связи МК с компьютером есть еще одна МК Atmega16u2, данная микросхема отвечает за прошивку основной МК atmega328 и связи ее с компьютером(по сути она преобразует сигнал последовательного порта rs-232 ttl в параллельный usb). Для запуска atmega16u2 необходимо больше напряжение, минимальное напряжение 2.7В (Operating Voltages – 2.7 — 5.5V — datasheet).

 В arduino предусмотрено подключение питания 3-мя различными способами:

1. Питание от USB компьютера или другого устройства
2. Через разъем для питания
3. Разъемы GND и Vin на плате

 Напряжение от usb поступает напрямую на плату не через стабилизатор, так как в usb стабильное напряжение 5 вольт которое нам подходит. Напряжение в остальных двух случаях проходит через стабилизатор NCP1117ST50T3G который выдает на выходе 5 вольт. Перед стабилизатором в схеме предусмотрен диод D1(M7) он защищает от не правильной полярности. Контакт Vin тоже попадает на стабилизатор.   На схеме часть со стабилизатором и входом обозначена розовым цветом VOLTAGE REGULATOR SUBSYSTEM. Так как в данных платах предусмотрено напряжение 3,3 вольта после получение со стабилизатора 5 вольт или от usb напряжение попадает на второй стабилизатор LP2985-330BVR в результате чего оно понижается до 3,3 вольт (на схеме выделено голубым MULTIPLE INPUT MANAGEMENT SUBSYSTEM). Но и это еще не все, для защиты портов usb на плате предусмотрен предохранитель F1 (500мА) — защита от больших токов. На плате предусмотрено отключение питание usb при наличии достаточного напряжения на входе Vin или разъеме питания. Принцип действия заключается в том, что напряжение Vin попадает на делитель напряжения образованный резисторами RN1A и RN1B, после этого напряжение попадает на компаратор (микросхема LMV358IDGKR) на втором входе (-) 3,3 вольт. Выход компаратора управляет затвором p-канального MOSFET транзистора FDN340P, в случае если напряжение на входе больше 6,6 вольт на затвор попадает положительное напряжение и цепь USBVCC обрывается (отключается питание usb), а если меньше то питание usb идет дальше по схеме и попадает на «шину» +5 и стабилизатор 3,3 вольт. Для примера на входе 7 вольт, после делителя получилось 3,5 вольт и это больше чем 3,3 на втором входе компаратора, а значит на выходе компаратора и затворе транзистора положительное напряжение и как следствие цепь usb отключается.

Поскольку со схемой питания мы разобрались, перейдем к неисправностям.

Неисправности и их решения

1. Нет питание от usb, плата не определяется компьютером

 

 Что делать если ваша плата перестала определяться?! Первым делом нужно проверить напряжение на микроконтроллере atmega16u2, именно она отвечает за загрузку скетча, определения платы и обеспечивает работу терминала. Отсутствие напряжение на микроконтроллере означает потерю связи компьютер-плата. Для начала нужно проверить поступает ли напряжение на плату, удобнее это сделать с обратной стороны. Для того что бы проверить входное напряжение на плате нужно подключить кабель к usb и замерить напряжение на выходах отмеченных на рисунке ниже.

 Если там напряжение около 5 вольт значит идем дальше, если нет проверяем кабель и устройство к которому подключаем. Для дальнейшей проверки мы будем пользоваться рисунком ниже.

  Поскольку напряжение поступает на плату дальше можно проверять все по цепи питания либо замерить напряжение на микроконтроллере atmega16u2 (на рисунке отмечен синим цветом). Мы будем проверять напряжение на микроконтроллере, это может иногда сэкономить время. Поскольку размеры atmega16u2 не большие мы будем замерять напряжение на контакте конденсатора C7 (отмечен красным, связан с плюсом питания микросхемы) и контакте конденсатора С9 (отмечен красным, связан с плюсом питания микросхемы). При отсутствии напряжения около 5 вольт, есть смысл проверить предохранитель F1 (на схеме рисунке отмечен коричневым цветом). При выходе из строя предохранителя нужно заменить на похожий для токов 500мА, либо запаять перемычку(небезопасно). Ну а если дело не в предохранителе берем схему и проверяем все по порядку.

 Если же напряжение atmega16u2 нормальное (около пяти вольт) то нужно смотреть в сторону контроллера и интерфейса usb, можно проверить входные сопротивления на рисунке отмечены фиолетовым цветом (должны быть номиналом 20ОМ). Если же сопротивления в порядке, следует проверить сам микроконтроллер  для это нужно подключить программатор к разъему программирования isp справа от микроконтроллера и попробовать считать с него данные. В случае успеха не стоит радоваться заранее, у микроконтроллера могут выгореть ножки подключенные к усб, но в целом он будет работать. Признаки не исправного микроконтроллера :

• Сильно греется (за пару секунд нагревается до больших температур)
• Возрастает энергопотребление
• Возможно не все ноги микроконтроллера работают

 Так же есть небольшая вероятность выхода из строя кварцевого генератора (обведен на рисунке зеленым цветом), можно проверить его осциллографом. В случае неисправности atmega16u2 её необходимо заменить, но её крохотные размеры делают замену очень очень трудной. Можно работать если «жив» основной микроконтроллер atmega328p и без atmega16u2, прошивая атмегу 328-ую программатором через isp разъем, но если atmega16u2 греется то перегревом она может вывести из строя другие элементы.

На фото выпаянный микроконтроллер atmega16u2:

2. Нет питания микроконтроллера (5 Вольт)

 У вас подозрение что напряжение а микроконтроллере далеко не 5 вольт или его вовсе нет?! За напряжение 5 вольт от внешнего источника отвечает стабилизатор напряжения NCP1117ST50, при потере питания 5 вольт стоит проверить его. Причинами выхода из строя может быть несколько перегрев, превышение допустимых токов и т.д. Расположение и схема включение показана на рисунке ниже.

Для проверки напряжения на стабилизаторе нужно измерить напряжение между ногами GND(1) и Output(2), оно должно быть 5 вольт. При отсутствии или меньшем напряжении нужно проверить напряжение на входе, для этого нужно замерить напряжение на ногах GND(1)  и Input(3) оно должно быть примерно таким как источника питания. При отсутствии напряжения нужно проверить диод D1 (отмечен на рисунке ниже). При низком напряжении на выходе стоит так же проверить конденсаторы С1 и С2 которые расположены под разъемом питания.

 

 Если же конденсаторы в подряде и напряжение на входе нормальное, то следует заменить стабилизатор NCP1117ST50 (при отсутствии такого можно использовать AMS1117 5.0 — применяется в китайских копиях Arduino UNO).

Замена стабилизатора

 Для замены стабилизатора без фена (паяльником) я откусываю кусачками три ноги как на рисунке ниже.

 Металлическое основание стабилизатора откусывать не надо (оно выполняет функцию теплоотвода), после того как мы ампутировали три ноги его достаточно хорошо прогреть паяльником и снять стабилизатор пинцетом.  Я пытался откусить основание и оторвал немного дорожку под ним, это не критично но с точки зрения эстетичности так себе. Осталось выпаять оставшиеся концы ног, после чего Вуаля:

 Запаиваем новый стабилизатор и радуемся работоспособности. Таким же методом и меняем стабилизатор (откусыванием ног) 3,3 вольт.

 3. Нет напряжения 3,3 вольта

 В вашей плате исчезло напряжение 3,3 вольта?! Это пожалуй самый простой сценарий и легко поправимый. За преобразования напряжения в 3,3 вольта отвечает маленькая микросхема LP2985-33DBVR, и с связан ней только один элемент конденсатор С3 1мкф. В случае отсутствия нужного напряжения есть смысл первым делом смотреть  в ее сторону. Нам нужно проверить напряжение на её входе и выходе.

 Для проверки входного напряжение мы должны проверить напряжение на ноге Vin(1) и GND(2), как на рисунке выше. В случае наличие напряжение там около 5 вольт мы будем проверять выходное напряжение, в противном случае нужно искать по схеме где «обрыв». Для проверки напряжения на выходе стабилизатора необходимо замерить напряжение между контактами Vout(5) и Gnd(2), при нормальной работе там будет 3,3 вольта. Так же особенностью данного стабилизатора является то что у нее есть контакт включения и выключения, те для работы нужно подать на 3-ю ногу высокий уровень сигнала, но в arduino ноги Vin и ON/OFF соединены между собой и на ней будет около 5 вольт при нормальной работе. При желании наличие напряжение на ноге можно замерить между 2 и 3 ногой. Если напряжение на входах присутствует, а на выходе стабилизатора его нет, то данный стабилизатор подлежит замене.

 

Советы по продлению жизни Arduino.

• Не стоит подключать сомнительные и не рабочие блоки питания (блок с прыгающим напряжении +-0,4 вольта сжег стабилизатор ), лучше выбирать стабилизированные блоки питания.
• Не допускать замыкание контактов + и -.
• Ну и хоть и предельное напряжение всегда высокое, но стоит учесть что чем выше разность входного напряжение и напряжения стабилизатора (+5 В) тем больше нагрев стабилизатора. А перегрев стабилизатора может вывести из строя другие элементы платы. Идеальное напряжение на входе будет 6,6-7,6 вольт. Можно использовать и 12 вольт и все будет работать, но если плата будет работать круглосуточно то я рекомендовал бы способ описанный ниже.

 

Для достижение этих показателей можно использовать стабилизатор между Arduino и источником питания, тем самым будет греться стабилизатор находящийся за пределами платы. В качестве токового стабилизатора я выбрал L7808CV, поскольку 6,6-7,6 вольт ничего не было пришлось брать на 8 вольт. Собрать можно хоть на макетке если не заворачиваться, схема следующая:

 Всем спасибо за внимание, надеюсь статья оказалась полезной.

Arduino UNO R3: схема, распиновка портов

Arduino UNO R3 ► флагманская плата для разработки проектов на базе микроконтроллера ATmega328. Arduino UNO самая популярная платформа для начинающих изобретателей.

Arduino/Genuino UNO — это флагманская плата для разработки собственных проектов, построения простых систем автоматики и робототехники на базе микроконтроллера ATmega328 с бесплатным программным обеспечением и открытой архитектурой. Arduino UNO R3 является сегодня самой популярной платформой для начинающих изобретателей, любителей мастерить своими руками, студентов и школьников.

Arduino UNO: распиновка платы

Что такое Arduino UNO Ch440 мы уже рассказывали, поэтому перейдем сразу к характеристикам и описанию платы Ардуино УНО. Распиновка и принципиальная схема платформы представлена на фото далее. Как мы уже говорили, вся линейка плат имеет полностью открытую архитектуру системы, что позволяет любому стороннему производителю копировать и модернизировать платы Arduino Genuino UNO.

Arduino UNO распиновка платы на русском, ICSP

UNO является лучшим вариантом для знакомства с микроконтроллерами. Плата имеет удобный размер и все необходимое для начала работы: 14 цифровых входов/выходов (6 портов могут работать в режиме ШИМ), 6 аналоговых входов для датчиков, разъем USB для программирования и разъем питания Arduino UNO от блока питания или кроны. Но главное — это огромное множество уроков и инструкций в Интернете.

Характеристики платы Arduino UNO

• Микроконтроллер: ATmega328
• Тактовая частота: 16 МГц
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Входное напряжение питания: 7–12 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Максимальный ток с порта ввода-вывода: 40 мА
• Максимальный выходной ток порта 3.3 В: 50 мА
• Максимальный выходной ток порта 5 В: 800 мА
• Портов с поддержкой ШИМ: 6
• Портов, подключённых к АЦП: 6
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Flash-память: 32 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• Оперативная память: 2 КБ
• Габариты: 69×53 мм

Arduino UNO: схема электрическая

Arduino UNO R3 схема принципиальная электрическая

Arduino UNO: порты ввода вывода, питание

Рабочее напряжение — 5 В при подключении через USB с любых устройств (компьютер, ноутбук, зарядка от смартфона и т.д.). При одновременном подключении внешнего адаптера (аккумулятора, кроны, блока питания), питание автоматически переключается, но плату можно по-прежнему программировать через компьютер. Рекомендуемое питание Arduino Uno от батареек или аккумулятора от 7 до 12 В.

Arduino Uno питание от блока питания 12 вольт

Arduino UNO: питание от внешнего источника

5V     – на пин Ардуино подает 5В, его можно использовать для питания устройств
3.3V – на пин подается напряжение 3.3В от внутреннего стабилизатора
GND – вывод земли
VIN  – пин для подачи внешнего напряжения
IREF – пин для информирования о рабочем напряжении платы

Можно питание на микроконтроллер подать через порт VIN с помощью проводов. «Плюс» от внешнего источника подается на порт VIN, а «Минус» на GND (заземление). Подача внешнего напряжения 5 Вольт на пин 5V не допустимо, так как питание Genuino Arduino Uno обходит стороной стабилизатор, что может привести к поломке. Все цифровые порты на плате выдают стабилизированное напряжение в 5 Вольт.

Arduino UNO: прошивка, память

Arduino UNO программирование для начинающих

Программирование платы происходит в бесплатной среде Arduino IDE на русском, которую можно скачать на официальном сайте. Для подключения устройств и модулей используются коннекторы («папа-папа» и «папа-мама»), которые подключаются к портам Ардуино. Чтобы начать работать с платформой, перейдите в раздел Arduino uno r3 «Уроки для начинающих» , где представлены подробные инструкции с примерами.

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, он записывается именно во Flash – память. Чтобы очистить память Arduino UNO следует загрузить пустой скетч.

SRAM память — это оперативная память Ардуино объемом 2 кБ. Здесь хранятся переменные и объекты, создаваемые в скетче. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы, все данные удалятся.

EEPROM — это энергонезависимая память объемом 1кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.

Описание Ардуино УНО на русском

Рекомендуем вам ознакомиться с другими платами из линейки Arduino-Genuino, например, аналог самой популярной платы UNO — RobotDyn UNO R3 от китайского производителя. Плата по своим характеристикам ничем не уступает официальному производителю, но при этом имеет более демократичную цену и ряд преимуществ. Таких как, более удобный USB-разъем и большее количество аналоговых входов.

Ардуино нано питание: варианты подключения, схемы

Ардуино – одна из популярнейших систем упрощенного проектирования материнских плат для инженеров. Такому статусу она обязана своей простоте, относительно программной и аппаратной составляющей, ведь что первое, что второе – уже предоставляется пользователю на блюдечке, а ему остается лишь скомбинировать их по своему желанию. Получается такой конструктор, с целым рядом микроконтроллеров, под различные ситуации, что также увеличивает вариативность его применения.

Давайте же разберёмся в одной из основ создания проектов, а именно, как подключать на Ардуино нано питание и с какими нюансами вы столкнетесь по ходу этого процесса.

Способы питания Ардуино

Как уже упоминалось, система крайне вариативна, и это в ней заложено самими создателями. А соответственно, она должна быть готова к разным ситуациям и вариантам эксплуатации, чтобы «неловкий» пользователь не сломал что-то ненароком. Или, что происходит чаще, ему не приходилось самостоятельно проектировать материнскую плату под нюансы каждой системы.

Отклоняясь от темы, упомянем, что последнее всё же приходится делать, и, создавая полностью авторские разработки, вам придется докупать резисторы, транзисторы и прочую утварь, но в большинстве случаев – такой подход архаичен и в нем нет необходимости.

А всё дело в том, что на Ардуино питание выстроено специальным образом, позволяющим работать с различными источниками питания, а соответственно, и с некоторой областью характеристик тока, вместо четких значений у аналогов системы. Именно этим питание Аrduino nano и подкупает большинство новичков, а вот более продвинутым пользователям такое решение кажется спорным и может вызывать в их сообществе множество дискуссий.

Почему так происходит, вы поймете сами, как только наработаете определённый опыт в проектировании систем и начнете делать более серьезные вещи, но к тому моменту, скорее всего, надобность в использовании Ардуино у вас и вовсе отпадет.

Если говорить более конкретно, то питание на Ардуино может подключаться через три различных источника:

1. Mini В USB, когда вы тестируете проект на ПК. Это крайне важный и удобный момент, ведь нет необходимости, при программировании и тестировании вашего продукта, подводить ток дополнительно, что экономит силы. А наличие систем, позволяющих через такой источник регулировать характеристики тока, упрощает некоторые задачи.
2. Непосредственно через нерегулируемые источники в 6-20 вольт. Это происходит через 30 пин, и подобно выходу на цифровой сигнал, данный вход воспринимает весь диапазон. Удобно в некоторых случаях, подробнее о которых вы можете узнать, когда начнете разбирать проекты на системе.
3. Через регулируемые источники в 5 вольт. Это стандартный и часто используемый способ подавать питание на Аrduino uno. В нем есть небольшой недостаток, заключающийся в том, что вам потребуется как-то преобразовать входное напряжение к 5 вольтам, но решений данной задачи уже множество, и все их вы можете найти в открытом доступе на нашем сайте. Данный вход находится на 27 пине.

У нано лишь три входа, описанных выше, и это стоит учитывать при проектировании систем. Также учтите, что если одновременно подключиться к каждому, то плата на программном уровне выберет в качестве источника питания тот, у которого выше всего напряжение, а остальные заблокирует.

Удобство такого решения и объяснять не стоит. Внешние источники питания дополнительно стабилизируются при помощи LM1117IMPX-5.0 с 5В напряжения, а при подключении к компьютеру система начинает использовать диод Шоттки, чтобы регулировать поступающий ток (см. схему выше).

Характеристики питания для Ардуино

Итак, мы оговорили все способы, как подключить питание на Аrduino, и затронули характеристики последнего, которые необходимы, чтобы плата не сгорела и могла исправно выполнять поставленные задачи. Заранее стоит оговориться, что последнее, в принципе, маловероятно, так как, несмотря на то, что питание Ардуино от Ардуино может иметь различные характеристики, микроконтроллер всё же более строго относится к нему, чем это сделала бы какая-то «болванка», которой вы бы захотели его заменить.

Мы уже говорили, что у ограничений есть свои недостатки и достоинства, поэтому здесь вам придется самостоятельно решать, является ли такой подход удобным для вашего проекта или нет.

В любом случае, подключенное питание лучше регулировать под заданные характеристики по возможности, поэтому в документации некоторых проектов указывают, как правильно выстроить электросхему, чтобы конечный ток поступал в строго ограниченных количествах и регулировался в плане напряжения.

Последнее уже было упомянуто, и то, каким оно должно быть, мы уяснили, но как же сила тока? Ведь это не менее важный нюанс, который стоит заранее учитывать при создании сложных систем, особенно с большим количеством модулей. А последнего добра, в некоторых случаях, может быть действительно много.

Из-за этого и тяжело точно сказать, какое питание на Аrduino mini pro лучше подключать, по силе тока. Дело в том, что каждая мелочь, которую вы используете в проекте, потребляет определённое ограниченное количество электричества, зачастую указываемого в мА, поэтому здесь все расчеты исключительно индивидуальны и зависят от конкретного случая.

Схема подключения светодиода к Ардуино Нано

Новичкам об этом задумываться не приходится, ведь необходимое питание для Ардуино в мельчайших подробностях расписывается в гайдах, и ошибиться там крайне тяжело. Это необходимо затем, чтобы новый пользователь смог привыкнуть ко всем нюансам проектирования и архитектуры систем.

Ведь если у esp8266 питание от батарейки, то необходимо ещё проследить, чтобы не было его излишков. Если же вы собираетесь подключать питание esp8266 к индивидуальному проекту, аналогов которого в сети не нашли, то тут всё также не очень тяжело. Дело в том, что характеристики каждого модуля и каждой платы в подробностях расписываются в многочисленных мануалах, вам же достаточно будет воспользоваться несколькими законами электротехники и правильно спроектировать платформу, чтобы каждый элемент получал необходимые ему ресурсы.

Подключение питания

Подключать всё это можно непосредственно к пинам или, в случае тестирования системы, просто воспользоваться usb-портом. Система сама рассчитает, сколько ей необходимо, и внутренними силами преобразует входное напряжение к подходящим значениям.

Если же вы пользуетесь нерегулируемым и регулируемым источником, то достаточно припаять соответствующий провод к пину, и электричество спокойно потечет по плате.

Внешнее питание для Arduino UNO R3

Прочитано: 581

Задача: Как мне подключить внешний источник питания к плате Arduino UNO R3.

Когда меня что-то интересует, то я стараюсь со всем познакомиться самостоятельно, что можно попробовать руками, что нельзя эмулировать. Так я больше приобщаюсь к интересующемуся. Так вот однажды мне потребовалось запитать мою плату Arduino UNO R3 от внешнего источника питания, но вот как это сделать. Было прочитано море заметок, просмотрена куча видео и я понял. Сперва нужно посмотреть технические характеристики платы Arduino UNO R3. Из этих характеристик я узнаю, что плата может питаться, как от USB подключения (что сейчас у меня и есть), так и от внешнего подключения (источника). Где внешний источник это батарейки/аккумуляторы или переменная сеть от розетки. Что хорошего, что мне не приходится заморачивать указывая как плате работать (а может и плохо, так бы узнал еще что-то нового), т. к. источник определяется самостоятельно.

Рекомендуемый источник напряжения (обозначается буквой U): 7-12В (Вольт)

Подключение платы Arduino UNO R3 и все что к ней подключено должно быть замкнуто, т. е. Как течет электрический ток от положительного «+» к отрицательному «-».

В качестве плюса используются пины «3.3V» и «5V».

Т.к. на плате имеется вот такой вот разъем: (DC power socket)

то к нему можно подключить штекер от адаптера питания. Я в своих захромах нашел подходящий.

Т.к. я только изучаю, то найдя неиспользуемый адаптер питания от сети 220В, я отрезал ту часть которая вставляется в оборудование, снял изоляцию.

У меня получилось два проводка, эти проводки подключаю к источнику питания напряжением 7 — 12 В, например к батарейке «Крона». Ниже скриншот получившегося проводка со штекером для наглядности.

На заметку: если плата Arduino UNO R3 проигнорировала подключение, то просто поменять местами проводки подключения к источнику питания, т. е. Ток к «+» и «-». И она заработает. Проверено. А лучше подключить к батереи проводки и мультиметром проверить где плюс, а где минус прежде чем подключать к плате Arduino UNO R3.

Вот таким вот образом составив для себя заметку я продвинулся чуть дальше чем обычно. Мне проще когда я самолично разбираю каждый шаг. На этом у меня все, с уважением автор блога Олло Александр aka ekzorchik.

Уроки Arduino. Распиновка платы | AlexGyver Technologies

Распиновка платы

---

Распиновка (Pinout) платы показывает, какие пины за что отвечают. Микроконтроллер штука настолько универсальная, что большинство пинов имеют гораздо больше одной функции! Рассмотрим пины и интерфейсы платы на основе Arduino Nano, так как другие модели Ардуино имеют абсолютно точно такие же входы/выходы/интерфейсы, но просто в другом количестве.

GPIO

---

Начнем с пинов, которых больше всего, это GPIO, с англ. General Purpose Input-Output, входы-выходы общего назначения, на плате они подписаны как D0–D13 и A0–A5. По картинке распиновки они называются PD*, PB* и PC*, (вместо звёздочки – цифра) отмечены тёмно-бежевым цветом. Почему “официально” они называются PD/PB/PC? Потому что пины объединены в пОрты по несколько штук (не более 8), на примере Нано есть три порта: D, B и C, соответственно пины так и подписаны: PD3 – Port D 3 – третий выход порта D. Это цифровые пины, способные выдавать логический сигнал (0 или VCC) и считывать такой же логический сигнал. VCC это напряжение питания микроконтроллера, при обычном использовании обычной платы Ардуино это 5 Вольт, соответственно это 5 вольтовая логика: 0V – сигнал низкого уровня (LOW), 5V – высокого уровня (HIGH). Напряжение питания микроконтроллера играет очень большую роль, об этом мы ещё поговорим. GPIO имеют несколько режимов работы: вход (INPUT), выход (OUTPUT) и вход с подтяжкой к питанию встроенным в МК резистором на 20 кОм (INPUT_PULLUP). Подробнее о режимах поговорим в отдельном уроке.

Все GPIO пины в режиме входа могут принять сигнал с напряжением от 0 до 5 вольт (на самом деле до 5.5 вольт, согласно даташиту на микроконтроллер). Отрицательное напряжение или напряжение, превышающее 5.5 Вольт приведёт к выходу пина или даже самого МК из строя. Напряжение 0-2.5 вольта считается низким уровнем (LOW), 2.5-5.5 – высоким уровнем (HIGH). Если GPIO никуда не подключен, т.е. “висит в воздухе”, он принимает случайное напряжение, возникающее из за наводок от сети (провода 220в в стенах) и электромагнитных волн на разных частотах, которыми пронизан современный мир.

GPIO в режиме выхода (OUTPUT) являются транзисторными выходами микроконтроллера и могут выдать напряжение 0 или VCC (напряжение питания МК). Стоит отметить, что микроконтроллер – логическое, а не силовое устройство, его выходы рассчитаны на подачу сигналов другим железкам, а не на прямое их питание. Максимальный ток, который можно снять с GPIO выхода ардуино – 40 мА. Если попытаться снять больше – пин выйдет из строя (выгорит выходной транзистор и всё). Что такое 40 мА? Обычный 5мм одноцветный светодиод потребляет 20 мА, и это практически единственное, что можно питать напрямую от Ардуино. Также не стоит забывать о максимальном токе со всех пинов, он ограничен 200 мА, то есть не более 10 светодиодов можно запитать от платы на полную яркость…

Интерфейсы

---

Большинство GPIO имеют дополнительные возможности, так как к ним подключены выводы с других систем микроконтроллера, с ними вы уже знакомы из предыдущего урока:

• ADC (АЦП, аналогово-цифровой преобразователь) – зелёные подписи ADC* на распиновке
• UART (интерфейс связи) – голубые TXD и RXD на распиновке
• Выводы таймеров, они же ШИМ пины – светло-фиолетовые OC*A и OC*B, где * номер таймера
• SPI (интерфейс связи) – голубые SS, MOSI, MISO, SCK
• I2C (интерфейс связи) – голубые SDA и SCL
• INT (аппаратные прерывания) – розовые INT0 и INT1, а также PCINT* – PinChangeInterrupt

Если про интерфейсы мы уже говорили, то АЦП, прерывания и выводы таймеров ещё не затрагивали.

АЦП

---

ADC пины (с АЦП) помечены на плате буквой A. Да, пины A6 и A7 на плате Нано имеют только вход на АЦП и не являются GPIO пинами! АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, позволяет измерять напряжение от 0 до VCC (напряжения питания МК) или опорного напряжения. На большинстве плат Ардуино разрядность АЦП составляет 10 бит (2^10 = 1024), что означает следующее: напряжение от 0 до опорного преобразуется в цифровую величину от 0 до 1023 (1024-1 так как отсчёт идёт с нуля). Опорное напряжение играет очень большую роль: при опорных 5V один шаг измерения АЦП составит 4.9 милливольта (0.00488 В), а при опорных 1.1В – 1.1 мВ (0.00107 В). Вся суть в точности, я думаю вы поняли. Если опорное напряжение установлено ниже напряжения питания МК, то оцифровывая напряжение выше опорного мы получим 1023. Подавая на АЦП напряжение выше 5.5 Вольт получим выгоревший порт. Подавать отрицательное напряжение также не рекомендуется. На ардуино есть несколько режимов опорного напряжения: оно может быть равно VCC (напряжению питания), 1.1V (от встроенного в МК стабилизатора) или получать значение с внешнего источника в пин Aref, таким образом можно настроить нужный диапазон и получить нужную точность. У других моделей Ардуино (например у Меги) есть и другие встроенные режимы. Опорное напряжение рекомендуется заводить на плату через резистор, например на 1 кОм. Для измерения напряжений выше 5.5 вольт необходимо использовать делитель напряжения на резисторах.

Таймеры (ШИМ)

---

Выводы таймеров: в микроконтроллере, помимо обычного вычислительного ядра, с которым мы работаем, находятся также “хардварные” счётчики, работающие параллельно со всем остальным железом. Эти счётчики также называют таймерами, хотя к таймерам они не имеют никакого отношения: счётчики буквально считают количество тиков, которые делает кварцевый генератор, задающий частоту работы для всей системы. Зная частоту генератора (обычно 16 МГц) можно с очень высокой точностью определять интервалы времени и делать что-то на этой основе. Какой нам прок от этих счётчиков? “Из коробки” под названием Arduino IDE мы имеем несколько готовых, основанных на таймерах инструментов (функции времени, задержек, измерения длин импульсов и другие).

В этой статье речь идёт о пинах и выходах, о них и поговорим: у каждого счётчика есть два выхода на GPIO. У нано (у МК ATmega328p) три счётчика, соответственно 6 выходов. Одной из возможностей счётчиков является генерация ШИМ сигнала, который и выводится на соответствующие GPIO. Для нано это D пины 5 и 6 (счётчик 0), 9 и 10 (таймер 1) и 3 и 11 (таймер 2). ШИМ сигналу посвящен отдельный урок, сейчас просто запомним, что с его помощью можно управлять яркостью светодиодов, скоростью вращения моторчиков, мощностью нагрева спиралей и многим другим. Но нужно помнить, что ограничение по току в 40 мА никуда не делось и питать от пинов ничего мощнее светодиодов нельзя.

Прерывания

---

Аппаратные прерывания позволяют процессору мгновенно переключаться на некий блок действий (функция обработчик прерывания) при изменении уровня сигнала на пине. Подробнее об этом, а также о PinChangeInterrupts поговорим в другом уроке.

Другие пины

---

• Пин 3.3V может быть использован для питания маломощных датчиков и модулей: максимальный ток, который можно снять с пина 3.3V составляет 150 мА, что с головой хватает для любых датчиков и модулей, кроме пожалуй радиомодулей nrf25L01.
• Пины GND – земля питания, все GND связаны между собой
• Пин 5V – питание от источника с напряжением до 5.5V (подробнее о питании смотри в следующем уроке)
• Пин Vin – питание от источника с напряжением 7-15V (подробнее о питании смотри в следующем уроке)
• RST – перезагрузка МК. Также этот пин выведен на кнопку

Важные страницы

---

• Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
• Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
• Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макро, все доступные типы данных
• Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
• Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете